环境水文地球化学.
水文地球化学
1.总溶解固体（TDS）：指水中溶解组分的总量，包括了水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和气体。
2.生化需氧量（BOD）：至水中的微生物在降解水中有机物的过程中所消耗的氧的量。
3.化学需氧量（COD)：指采用化学氧化剂氧化水中的有机物和还原性无机物所需要消耗的氧的量。
4.离子交替吸附作用：当溶液中的一种离子被吸附到固体表面上时，固体表面上的另一种同性离子发生解析并释放出其所占据的表面空间。
5.阳离子交换容量：每100g干吸附剂可吸附阳离子的毫克当量数。
6.水动力弥散：示踪剂在注入地下水后，它就在流场中逐渐传播扩展，占据的区域越来越大，超出了按宏观平均流动所预期的范围。
7.弥散通量：由于弥散作用所引起的单位时间通过单位溶液面积的溶质质量。
8.同位素分馏：同位素以不同比例分配于两种物质或物相中的现象。
9.同位素交换反应：在同一体系中，物质的化学成分不发生改变（化学反应处于平衡状态），仅在不同的化合物之间、不同的物相之间或单个分子之间发生同位素置换或重新分配的现象。
10.等温吸附方程：在一定温度下达到吸附平衡是，溶质在液相中的浓度与其在固相中的含量之间的关系。
11.地下水污染：凡是在人类活动影响下，水质变化朝着恶化方向发展的现象。
12.水文地球化学：是研究地下水中化学组分的形成、分布、迁移和富集规律及其在生产实际中应用的一门科学。
13.同位素比值：样品中某元素的重同位素与常见轻同位素含量或丰度之比。
14.同位素丰度：某元素的各种同位素在给定的范畴，如宇宙、大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中的相对含量称为~15.千分偏差值：样品的同位素比值相对于标准样品同位素比值的千分偏差。
16.碳酸盐硬度：由碳酸盐和重碳酸盐所引起的碱度称为~（又叫暂时硬度）。
17.非碳酸盐硬度：总硬度与碳酸盐硬度之差被称为~（又叫永久硬度）。
18.总有机碳TOC：~是水中各种形式有机碳的总量，以mg/L表示。
19.试说明影响大气降水氢、氧稳定同位素组成的主要因素有哪些，他们是怎么影响大气降水的同位素成分的？答：主要受两种因素的控制，其一为入渗雨水及地表水的同位素组成特征，其二是渗入地下室后的同位素组成所发生的变化。
水文地球化学循环与环境保护
水文地球化学循环与环境保护水是地球上最宝贵的资源之一。
它不仅支持着生命的存在，还参与了地球的许多重要循环过程。
水文地球化学循环是指水在地球上不断循环传输的过程，这种循环过程对于环境保护至关重要。
本文将从水文地球化学循环的角度探讨环境保护的问题。
第一部分：水文循环水文循环是指水在地球上不断被蒸发升华、形成云层，最终形成降雨、雪、雨等水珠，并返回地面或地下储存。
始于海洋和陆地表面的蒸发，沿袭大气对流运动，降落至陆面上，经过地表径流、冰雪融化和渗透地下，并在地下水或冰雪上形成一定水位高度。
最后，地表逆流而行，返回海洋形成全球水循环。
不断循环传输的水被称为地球上的淡水，其中只有约3％的水是淡水，尽管地球上有很多水体，也包括冰川和极地冰雪等，但却不能用作人类使用的水源。
水文循环是地球上环境保护的一大基础。
水源地的保护可以确保水循环正常进行，避免水资源的匮乏。
目前，很多地区都存在水源地的污染问题，比如中国南方许多地区，因为长期的农业和工业污染，水源地已经受到了很大的破坏。
身为人类，保护我们的水源是我们的责任，如果我们不保护水源，人们将难以获取足够的水资源。
第二部分：地球化学循环地球化学循环是指地球上各种元素的循环过程，其中包括水和其他元素的相互作用，也即是水文地球化学循环。
在这种循环过程中，水和其他元素通过一些生物和非生物过程交换和输送，最终形成新的元素和化合物。
地球化学循环对于维持生态平衡和环境保护起着重要作用。
在地球化学循环中，水起着至关重要的作用。
它参与了许多化学反应，包括水和其他元素的化学反应，也包括水和土壤中微生物的化学反应。
这些反应产生的气体和化合物对人类的健康和环境有着重要的影响。
保护地球化学循环也是环境保护的重要内容。
保护土壤和水源，降低污染和损害，避免化学物质对人体和环境的影响是非常重要的。
通过减少化学物质的使用和开发新的环保技术，可以保护地球化学循环，维持和发展生态环境。
第三部分：环境保护环境保护是人类保护地球的责任。
水文地球化学基础知识要点
水文地球化学基础知识要点1.水的起源：地球上的水主要来自于地球形成过程中的原始水以及后来的陨石和彗星碰撞。
水可以存在于固态、液态和气态，并在地球不同的储存库中循环。
2.水文循环：水循环是指水在地球上不断循环的过程，包括蒸发、降水、融化、冷凝和蒸发等过程。
在循环过程中，水通过地表和大气之间的相互作用，影响了气候和地质过程。
3.地球化学现象：地球化学是研究地球物质的组成、性质、分布和演化过程的学科。
地球化学现象包括水体中溶解的矿物元素、元素的转化和富集、岩石的风化和溶解等。
4.溶解质和溶液：在水中，溶解质是指溶解在水中的物质，可以是离子、分子或大分子物质。
溶液是指溶解质完全溶解在水中形成的混合物。
溶解质的溶解和溶液的浓度会受到温度、溶剂性质和溶质性质的影响。
5.pH和酸碱性：pH是衡量溶液酸碱性的指标，它表示溶液中氢离子的浓度。
pH值介于0到14之间，pH低于7表示酸性，pH值高于7表示碱性，pH等于7表示中性。
6.水体的化学组成：水体的化学组成受到地形、岩石成分、人类活动等多种因素影响。
不同类型的水体中含有不同的溶解质和悬浮物，如河水中的溶解氧、湖水中的盐度和海洋中的盐度等。
7.水质污染：水质污染是指水体中出现的可疑、异常或有害物质的现象。
水质污染可以来自农业、工业、城市污水、生活废水等多种源头。
常见的污染物包括有机物、无机物和微生物等。
8.水文地球化学模型：水文地球化学模型是用来模拟和预测水体中的化学组成和变化的工具。
这些模型可以帮助研究人员理解水体中的物质转化过程，并评估环境变化对水体的影响。
9.水文地球化学的应用：水文地球化学的研究成果可以应用于环境监测、水资源管理、生态保护、地质勘探等领域。
它们对于了解和保护地球的水资源的可持续利用至关重要。
总结起来，水文地球化学是一门综合性学科，涉及了水文过程和地球化学现象之间的相互作用。
通过研究水的起源、循环、质量变化以及与地球化学过程之间的关系，可以帮助我们更好地理解和管理地球上的水资源。
地下水资源和生态环境水文地球化学模型pdf
地下水资源和生态环境水文地球化学模型pdf 地下水资源的生态环境水文地球化学模型是研究地下水资源与环境之间相互作用和影响的一种重要方法。
该模型通过分析地下水的化学组成、来源、流动和转化过程，结合生态环境的特征和变化规律，揭示地下水资源对生态环境的影响机理和水文地球化学过程。
以下是该模型的主要组成部分：1. 地下水化学组成模型地下水化学组成模型主要研究地下水中各种离子的含量、分布、演化和来源。
该模型可以通过地下水化学组成的分析和解释，预测地下水对环境的影响和变化趋势。
此外，地下水化学组成模型还可以用来区分不同水源的水体，比如地表水、地下水和地下水补给。
2. 地下水流动模型地下水流动模型主要研究地下水的流动和输运规律。
该模型通过建立地下水流动方程和模拟地下水流动过程，揭示地下水的流动路径和传输速度，为地下水利用和管理提供科学依据。
此外，地下水流动模型还可以用来预测地下水污染的传播范围和速度，为环境保护提供参考。
3. 地下水污染模型地下水污染模型主要研究地下水的污染来源、污染物的运移和转化规律、污染程度和危害度等。
该模型可以通过对污染物的化学特性、地下水流动和地下水与环境的相互作用的分析和解释，预测地下水污染的程度和范围。
此外，地下水污染模型还可以用来制定地下水污染的防治策略和措施，保障地下水资源的安全利用。
4. 生态环境影响模型生态环境影响模型主要研究地下水资源利用和管理对生态环境的影响。
该模型可以通过分析地下水资源的开发利用方式、水文地质条件和环境特征，预测地下水资源对生态环境的影响力和生态环境变化趋势。
此外，生态环境影响模型还可以用来评价地下水资源利用和管理的经济、社会和环境效益，为决策提供科学依据。
地下水资源和生态环境水文地球化学模型是研究地下水与环境相互作用和影响的重要工具，也是保障地下水资源安全利用和环境保护的重要手段。
水文地球化学,同位素,温泉,地球化学特征
水文地球化学，同位素，温泉，地球化学特征水文地球化学揭示了关于物质运转、物理结构和化学组成的复杂信息。
它将地球化学中的传统成分，如元素和化合物，与水的复杂性结合在一起，并使用有关水的特性来表征地表和潜在过程的研究。
一、水文地球化学的组成水文地球化学的研究包括：1. 同位素：它可以提供对水的示踪组分的活动、形成、运移和改变的信息。
这些组分的活动过程的时间尺度可通过同位素来识别，因为它们具有不同的衰减率和示踪率，有助于了解水的可达性、来源和频率，以及历史流域范围内水的过渡。
2. 温泉：温泉研究理解了水的生成深度，原位置，成分特征和其他可能的流体矿物特征，这些用于建立温泉的地质结构，从而确定温泉的常见特征。
3. 元素组成：水文地球化学可以改变水的元素组成，揭示有关水不同来源和活动状态的元素组成特征。
比如，氯、钠和钾等在水与岩石作用过程中的改变可确定其水文学特征。
4. 化学组成：水文地球化学也可以表征水中的氧化、还原和酸碱度，这些是地球化学特征的重要参数。
例如，酸碱度和氧化还原反应可以表征和验证水的有机和无机化学特征，而水的痕量元素快速筛选可以为后续研究提供重要的知识基础。
二、水文地球化学的重要性水文地球化学可以帮助改善和开发水资源，促进水资源管理系统的改善。
它也可以计算和模拟水的运行行为，帮助能源利用者和其他参与者建立水管理合同，并使社会经济资源的重新利用成为可能。
此外，水文地球化学有助于减少水系统中的污染行为，为水质保护和治理提供必要的数据，它还可以用于评估水文学特征，如水面的相对可利用蒸发量。
总之，水文地球化学是一种新兴的重要学科，它可以为水资源开发和管理提供重要信息，帮助社会经济发展和水環境保護。
它涵盖了水文学和地球化学等多种研究领域，其结果可以为决策者提供实用的参考信息。
水文地球化学基础
水文地球化学基础水文地球化学基础，又称为水文水化学，是研究地表运动和地下运动中水电解质、元素和化学物质的组成、分布、交换、变化和与水体特性、水质、气候环境等间的相互作用，从基本物理、化学定律出发得出的理论基础。
它是水文学与地球化学科学等相结合的一门新学科，旨在研究并揭示水电解质、元素和微量污染物的变化对地球流动水体、水环境及气候环境的影响及机理，为当今流域水资源管理和保护提供基础理论支持。
水文地球化学基础主要有以下几个方面的研究内容：首先，研究不同水体水电解质、元素组成的变化，尤其是流域水质的季节性差异及背景水体的形成。
对于复杂的河流系统，一旦水电解质的变化穿透到上游，就可以在流域范围内形成一定的结构特征，例如：上游的水体有更高的pH值、盐度和总碱度；中游的水体碱度下降，同时水温也有较大变化；下游的水体则比中、上游更加净化，其中有效氮已大大减少，水温变化较小。
其次，探讨水文地球化学中存在的元素循环，及其与水系、土壤及植被的相互作用。
研究表明，水文循环会传导元素、化合物，例如硝酸根、氨氮以及重金属，在水系中的运行和分布，以及土壤中的积累、迁移、形成以及贮存。
另外，还需要研究这些元素对水体的影响，即污染物的溶解和迁移及其生物代谢等，以及植物的生理生态效应。
根据污染元素的收集、运移、形成和排除的模式，可以构建水文地球化学模型，从而可以模拟污染物在水体、土壤和植被中的转化特征，以及与水体结构、水质及气候环境之间的相互制约作用，为河流水资源的调控、保护及管理提供依据。
接下来，研究微量物质的污染特性及其对水环境的影响。
污染物的有效性微量污染物，例如有机物和重金属，都会具有特定的污染机制例如，有机物用于生产某些物种，可能对某些物种利益具有潜在的危害；重金属会污染水体，可能会影响水体中微生物和植物的数量，从而使某些水生物成为污染物的积累者；而其他有害物质如氰化物和氟离子，通常是不可见的，但是却可能对水的生物安全及人类健康构成威胁。
水文地球化学及其应用
水文地球化学及其应用水文地球化学是地球化学的一个分支学科，其研究对象是水与地球物质的相互作用、反应和转化过程。
水文地球化学地位重要，尤其是在环境保护和自然资源管理方面具有很大的应用潜力。
本文将着重探讨水文地球化学的基本理论、应用现状和未来发展趋势。
一、水文地球化学的基本理论1、水文循环水文循环是地球上水分子在不同地方以不同形态的运动。
水分子在不同状态下所体现的物理、化学性质也不同。
水循环包括蒸发、降水和地下水的形成，它是水文地球化学的基础。
2、岩石和土壤岩石和土壤是水文地球化学的重要研究对象。
岩石化学和土壤化学是水文循环的重要环节。
岩石和土壤可以分解成不同的化学组分，并对水的特性产生深远的影响，因此，研究它们的化学特征和变化过程对于水文地球化学研究至关重要。
3、水文地球化学过程水文地球化学过程是指地球上水的循环、沉积、蒸发、降水等过程中与水相互作用、反应和转化的物质。
包括水分子与矿物、溶解气体、有机物和微生物的相互作用。
水文地球化学的过程是广泛且多样的，对其进行分析研究可以形成修正以及完善生态环境政策。
二、水文地球化学的应用现状1、水资源管理水资源是人类生存和发展的基础资源之一，对于保障人类健康和经济发展大有裨益。
水文地球化学对于水资源管理有着重要的作用。
科学有效的管理水资源是现代社会永续发展的必要条件，水文地球化学则可以提供一系列的分析方法和数据供管理层面参考，使得水资源的合理开发和保护得以实现。
2、水污染治理随着城市化的加剧和经济发展的快速发展，水污染已成为了一个不可避免的问题。
水文地球化学为水污染治理提供了一种全新的思路。
在处理水体中的化学物质时，可以运用水文地球化学的更准确的能力寻找有效的污染治理方法及杀菌程序，有效保障水生态的平衡和协调。
3、环境保护水文地球化学在环境保护领域有广泛应用。
例如，可以用化学和物理方法来检测大气、水、土壤污染程度以及其它人为污染物质的存在。
有越来越多的证据表明，环境的水文地球化学变化是关于地球气候科学和环境科学的。
关于水文地球化学
关于水文地球化学水文地球化学是地球化学的一个重要分支，主要研究地下水、地表水以及与水体有关的各种化学过程和现象。
它涉及到水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用，以及各种物理、化学和生物过程对水体化学成分的影响。
一、水文地球化学的概念水文地球化学是研究地球上水的分布、运动、循环及与其它物质相互作用的科学。
它以地球上水的化学性质为基础，研究水中溶解物质的含量、种类、分布规律及其与周围环境的关系，并探索这些化学过程如何影响地球上的自然环境和人类活动。
二、水文地球化学的研究内容1.水文地球化学循环：研究水中各种元素和化合物的来源、迁移和转化过程，以及这些过程对水圈的影响。
2.地下水化学：研究地下水的形成、储存和运动，以及地下水中的化学过程和反应。
3.地表水化学：研究河流、湖泊、水库等地表水体的化学性质和水质变化，以及这些变化对人类活动的影响。
生物地球化学循环：研究水中生物过程对地球化学循环的影响，以及水中生物过程与环境因素的关系。
4.水质评价与保护：研究水质的评价方法和标准，以及如何保护水资源免受污染和环境破坏。
三、水文地球化学的研究方法1.野外调查：通过野外调查可以获取水体的分布、水量和水质等信息，为后续研究提供基础数据。
2.实验室分析：通过实验室分析可以获取水样中的各种化学成分和微生物等信息，进一步了解水体的化学性质和水质状况。
3.数值模拟：通过数值模拟可以模拟水文地球化学过程和反应，进一步了解水体的运动和变化规律。
4.同位素分析：通过同位素分析可以了解水中物质的来源和年龄，进一步了解水体的形成和演变过程。
四、水文地球化学的意义1.资源保护：水文地球化学研究有助于了解水资源的分布、储量和质量状况，为保护水资源提供科学依据。
2.环境监测：水文地球化学研究可以监测水体是否受到污染，以及污染物的来源和扩散方向，为环境监测和治理提供支持。
3.生态保护：水文地球化学研究可以了解水中生物过程对生态平衡的影响，为生态保护提供科学依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题讲座
吉林大学环境工程系
2014年5月
水文地质学系统结构
含水层性质
岩性
水动力性质
补给 重 力 径流 水压力 应 力 排泄
地层
地貌 构造
水文地球化学
孔隙介质
裂隙介质
岩溶介质
双重介质
环境水文地球化学
污染质在地下环境中的主要衰减作用
Where: rb = soil bulk density [g/cm3] rn = NAPL bulk density[g/cm3] n = porosity TPH = Total Petroleum Hydrocarbons [mgNAPL/kgdry soil]
rb TPH rn n 10 6
机械过滤 吸附交替作用 溶解、沉淀作用 生物作用
对流、弥散作用
生物地球化学作用
第一讲 污染物的生物地球化学降解
Biogeochemical Degradation f Pollutants
1. 污染物生物地球化学降解原理
（1）地下环境中的主要氧化还原物质
地下环境氧化还原系统中主要包括气体（O2、N2、CH4、CO2）、 溶解性组分（NO3-、NH4+、CH2O、Fe2+、Mn2+、SO42-、HS-、H+）、 固体（FeOOH、MnO2、FeCO3、MnCO3）和存在于固体中的离子交 换态组分（Fe2+、Mn2+、NH4+）。
KJ/molCH2O
-475 -448 -349 -114 -77 -58
1. 污染物生物地球化学降解原理
1. 污染物生物地球化学降解原理
垃圾填埋场
1. 污染物生物地球化学降解原理
包气带 地下水位
产甲烷带
SO42-还原带 铁锰还原带
NO3-还原
含水层
带
地下水流向
氧还原带
1. 污染物生物地球化学降解原理
第二讲 多相流
Multiphase Flow
2.多相流
（1）基本概念
非水相液体（Nonaqueous Phase Liquids, NAPL）
不与水发生混合的液体称为NAPL; 重非水相液体（Dense Nonaqueous Phase Liquids，DNAPL）
比水重的非水相液体；
轻非水相液体（Light Nonaqueous Phase Liquids，LNAPLs） 比水轻的非水相液体
2. 氧化还原带中物质变化特征
3. 氧化还原带动态发展演化过程
c 污染源泄漏 还原性物质 a b c d e t a
b MGZ/SRZ IRZ NRZ/ORZ 低活性带 铁氧化物＋ORZ 低铁带 低铁＋还原性S 丰铁带 好氧 图7.10 氧化还原带动态发展理想模型 氧化还原带发展演化的理论模型 e d c
2.多相流
Partitioning Tracer Test for SN
Chemicals are introduced consisting of conservative and partitioning tracers (PTT) NAPL - Water Partition Coefficient KN. KN = CN/Cw where CN is the conc. in NAPL and Cw is water conc. At steady state, the effect is to delay or retard the PT transport rate according to a retardation factor R = 1 + (KN SN)/(1 - SN) = tp/tn
氧化还原
氧还原 NO3-还原 锰还原 铁还原 SO42-还原 产甲烷
反应方程
CH2O + O2 → CO2 + H2O 5 CH2O+4NO3- →2N2+4HCO3- +CO2+3H2O CH2O+3CO2+H2O+2MnO2→Mn2++4HCO3CH2O+7CO2+4Fe(OH)3→Fe2++8HCO3-+3H2O CH2O+SO42-→H2S+2HCO3CH2O→CO2+CH4 O2>NO3- >Mn4+>Fe3+>SO42-
自由相（Free Phase）
在水动力条件下可流动的连续NAPL。 残余相（Residual Phase）
“困”在孔隙中，在水动力条件下不易流动的NAPL 。
2.多相流
Mobile Phase NAPL or (FreePhase NAPL) is a continuous mass of NAPL that can flow under a hydraulic gradient
Continuous Individual Slug of NAPL NAPL "Blobs" Wate r Solid Volume of NAPL VNAPL
SN
V NAPL V Pore
Can be estimated in the lab via the following:
SN
Volume of Open Pore Space (Effective Porosity) VPore
（2）氧化还原带形成的原理 生物地球化学原理 微生物在利用O2、NO3-、铁锰氧化物和氢氧化物、SO42-等最终 电子受体并通过好氧呼吸、硝酸盐还原、铁锰还原、硫酸盐还原和产 甲烷等代谢途径对有机污染物进行降解，在此过程中，由于最终电子 受体争夺最终电子能力大小的不同，导致氧化还原反应发生的难易程 度也不同，所以在污染晕中形成了一系列不同的氧化还原环境，或者 氧化还原梯度，也就是顺序氧化还原带，即产甲烷带、 硫酸盐还原 带、铁还原带、锰还原带、硝酸盐还原带、氧还原带等。其实质也是 由于地下环境中的各种最终电子受体争夺电子能力的不同所致。 热力学原理 O2、NO3- 、Mn4+、Fe3+和SO42-发生氧化还原反应所需要能量不 同，造成了在不同的氧化还原环境中发生不同的氧化还原反应的难易 程度和次序的不同，从而导致污染晕在时间和空间上依次出现不同的 氧化还原环境，也就是顺序氧化还原带。
NAPL包气带和含水层中相分布示意图
Residual Phase NAPL is trapped in the pore spaces between the soil particles, and cannot be easily moved hydraulically
2.多相流
饱和度：指流体充填体积占总孔隙体积的比例。 剩余饱和度：因毛细作用使其固定不变时的饱和度